X光高分辨探测用CsI(Tl)晶体的蒙特卡罗模拟研究

提出了一种基于CsI(Tl)闪烁晶体和面阵CCD器件、采用光纤和光纤面板进行光耦合及传输、以扇形束线阵扫描方式实现对X光高分辨探测的方案。CsI(Tl)晶体的尺寸大小将直接影响到晶体的发光效率及X光的高分辨探测,据此开展了蒙特卡罗模拟研究。模拟研究了X射线能量、X射线源到探测晶体的距离(源距)、CsI(Tl)晶体的厚度与X射线能量分布、全能峰效率与CsI(Tl)闪烁晶体转换效率之间的关系。结果表明,当X射线能量为120~450 keV,CsI(Tl)晶体尺寸厚度为0~1.5 cm变化时,全能峰效率的变化范围为31.34~96.74%,CsI(Tl)闪烁晶体的转换效率的变化范围为12.8~97.43%。可见,X射线的能量及CsI(Tl)闪烁晶体尺寸的厚度,是决定X光高分辨探测的重要参量,这对优化X光高分辨探测用CsI(Tl)晶体的尺寸设计具有一定的参考价值。     

CsI(Tl)闪烁体软X光能量响应的模拟研究

CsI(Tl)闪烁体是X光转换为可见光比较重要的一个部件,在惯性约束聚变中的X光诊断等方面有着十分重要的应用。通过Geant4软件较为全面地分析了CsI(Tl)闪烁体软X光能量响应,模拟了1~5keV的软X光入射不同厚度(20,30,50μm)CsI(Tl)的能量沉积谱,探究了粒子之间相互作用的物理过程,并比较了不同能量软X光在不同厚度CsI(Tl)闪烁体中的沉积效率。仿真结果表明,随着CsI(Tl)闪烁体厚度的增加,软X光在CsI(Tl)闪烁体中沉积的能量也逐渐增加,沉积效率与CsI(Tl)闪烁体厚度成正比。模拟研究为选择合适厚度的闪烁体做低能段软X光探测实验做铺垫。     

光学材料 光学晶体、液晶

O722006010691CsI∶Tl晶体对高能X光照射量的响应关系研究=Studyon the response characteristic of CsI∶Tl crystal to high-energy X-ray radiation[刊,中]/江孝国(中物院流体物理所.四川,绵阳(621900)),王伟…∥光学学报.—2005,25(10).—1429-1432在X光探伤系统中使用效率较高的CsI∶Tl晶体作为X光转换体。CsI∶Tl晶体对X光的响应关系是精密图像处理、定量测量所需的一项重要参量,理论推导出CsI∶Tl晶体对X光的响应呈现线性关系,并针对性地设计了在60Co放射源上的定量测量实验,所获数据不仅充分证明了理论推导的正确性,还证…     

CsI∶Tl晶体对高能X光照射量的响应关系研究

在X光探伤系统中使用效率较高的CsI∶Tl晶体作为X光转换体。CsI∶Tl晶体对X光的响应关系是精密图像处理、定量测量所需的一项重要参量,理论上已经推导了CsI∶Tl晶体对X光的响应呈现线性关系,并针对性地设计了在60Co放射源上的定量测量实验,所获数据不仅充分证明了理论推导的正确性,还证明了相应系统的这种线性关系的线性度非常好。     

CsI:Tl晶体对高能X光照射量的响应关系研究

在X光探伤系统中使用效率较高的CsI：Tl晶体作为X光转换体。CsI：Tl晶体对X光的响应关系是精密图像处理、定量测量所需的一项重要参量。理论上已经推导了CsI：Tl晶体对X光的响应呈现线性关系,并针对性地设计了在^60Co放射源上的定量测量实验,所获数据不仅充分证明了理论推导的正确性,还证明了相应系统的这种线性关系的线性度非常好。     

CsI(Tl)闪烁探测器用于粒子鉴别

根据CsI(Tl)晶体产生的闪烁光脉冲具有快、慢两种成份这一特性,采用电荷灵敏ADC对快、慢成份分别积分的方法,仅用一块CsI(Tl)晶体实现了对轻粒子p、d、α和Li的鉴别与测量,且得到了好的粒子分辨本领.另外,用CsI(Tl)晶体与Si半导体组成的ΔE-E望远镜也很好地实现了对轻粒子的鉴别.     

X光作用下CsI:Tl晶体的转换效率研究

X光转换材料在数字辐射成像系统中具有很重要的作用,它的效率对整个系统的量子探测效率起到决定性的作用。对CsI∶Tl晶体在X光激发下的发光效率进行详细分析,根据X光在物质中的衰减和吸收规律,从理论上推导了其对X光转换效率的关系,并建立了利用CCD相机作接收系统时的图像数据的表达形式,表明该系统输出与入射X光照射量成线性关系;并在30 MeV射频加速器上进行了实验验证。     

基于GEANT4的CsI(Tl)闪烁体探测器的Monte Carlo模拟

对闪烁光在晶体内的传输以及光电子倍增过程进行了建模,基于GEANT4软件包对CsI(T1)闪烁体探测器进行了蒙特卡罗模拟, 得到了不同形状、尺寸和包装的CsI(Tl)晶体测量γ射线的能谱。对比模拟和测试结果,两者得到了很好的符合,从而验证了模拟参数的合理性和可靠性。该模拟程序的建立为闪烁体探测器的设计提供了更精确的开发工具。 With the modeling of the light transportation in crystal and electron multiplication in the PMT, a Monte Carlo simulation of CsI(Tl) scintillator detector has been implemented with Geant4 toolkit. The energy spectra simulated with different crystal shape, size and wrappings are obtained. And the reliability of the simulation parameters is confirmed by comparing with the measurements. The simulation code can be used as an reliable tool for the design of scintillator detectors.     

不同浓度掺铊碘化铯(CsI:Tl)晶体的光谱特性

对含有不同浓度Tl+激活剂的CsI:Tl晶体进行了光吸收光谱和荧光光谱测量,以研究CsI:Tl的光学吸收和发光特性.实验观察到,在紫外吸收谱中包含有三个特征结构峰297,273和247 nm,高浓度Tl+晶体的吸收结构峰比低浓度的峰明显加宽,其中A吸收峰297 nm红移20 nm.室温下不同能量紫外光激发的荧光带形状相同,不受Tl+浓度影响.分析认为,晶体中掺杂Tl+后品格畸变是导致吸收峰或荧光激发峰变化的主要原因,但对发光带峰宽和峰位影响不明显.     

暗物质寻找实验中CsI(Tl)晶体反符合探测器实验研究

一个正在建设的位于韩国Y2L地下实验室的低能暗物质探测实验中, 采用了CsI(Tl)晶体反符合探测器作为主动屏蔽体. 本工作对CsI(Tl)晶体反符合探测器的实验性能进行了研究. 通过FADC系统记录的脉冲波形数据, 研究了探测器的能量分辨率和波形甄别的能力; 研究相同能量γ射线入射到反符合探测器不同位置的相对光输出将有助于选择探测器的工作参数; 为了解晶体自身放射性对暗物质测量的影响, 利用低本底HPGe探测器对CsI(Tl)晶体内部的放射性进行了测量, 得到晶体内部Cs同位素的放射性活度. 探测器系统进行了约18d的试运行取数. 实验数据表明, CsI(Tl)晶体探测器的反符合效率约为31% HPGe探测器的本底计数率水平约为133cpd. 为了进行暗物质探测研究, 需要采取有效的方法进一步降低探测器的本底水平.     

Size-induced effect on cathode luminescence spectra of CsI(Na) and CsI(Tl) crystals

We investigated the cathode luminescence characteristics of CsI(Na)and CsI(Tl)crystals by the spectrum and structure properties at room temperature.We fabricated three different sizes of CsI(Na)and CsI(Tl)crystals and measured their luminescence spectra under cathode rays.We found that CsI(Na)cathode luminescence peaks appear at 420 and 305 nm,and CsI(Tl)cathode luminescence peaks are 540 and 410 nm,the grain size affects CsI(Na)luminescence significantly,and the Na-related420 nm luminescence intensified relatively when the average grain size reaches~20μm,which becomes weak when the grain size is down to nano-scale.But the cathode luminescence spectra of CsI(Tl)crystals with different size have no obvious changes.Our explanations for these phenomena are that the different impurities in the same host material CsI lead to different luminescence mechanisms.These cathode luminescence characteristics indicate the suitability of CsI(Na)and CsI(Tl)crystals to match photomultiplier tube for large area crystal detector development.     

Energy resolution of CsI(Na) scintillators

The presented paper on CsI(Na) scintillators is a continuation of systematical studies of alkali halide crystals exhibiting more than one exponential decay time. The CsI(Na) crystals are known to have short (～550 ns) and long (few microseconds) components in the scintillation pulse. Previous studies showed that integration of slow components of the light pulse improved the light output, non-proportionality and energy resolution of CsI(Tl), NaI(Tl) in lower temperatures and undoped NaI crystal at liquid nitrogen temperature. In this work, an influence of the shaping time in the spectroscopy amplifier on the light output, non-proportional response to γ-rays, and energy resolution of two different size CsI(Na) scintillators is examined. Each crystal was coupled to the Photonis XP5212 PMT with a photocathode blue sensitivity of 12.2 μA/l mF. The data analysis showed improved proportionality of the crystal response, higher number of photoelectrons/MeV-γ, and consequently, a better overall energy resolution obtained for 12 μs shaping time constant. Finally, the CsI(Na) characteristics are compared to that obtained previously for NaI(Tl).     

工业CT光电二极管探测器灵敏度

在工业CT系统设计过程中,射线能量选择、探测器结构设计、射线源和探测器匹配等方面都涉及探测器灵敏度问题。研究了影响工业CT光电二极管探测器灵敏度的几个主要因素及其定量关系。首先分析了灵敏度的几个主要影响因素:能量沉积率、绝对闪烁效率、光收集效率、光电转换效率。然后采用蒙特卡罗方法仿真得到闪烁体的能量沉积率、光收集效率,计算了CsI(Tl)闪烁体的荧光转换效率及光电二极管的光电转换效率,定义了闪烁体与光电二极管的匹配度的概念。最后得出具有普遍意义的探测器灵敏度的表达式,理论计算值与实际测量结果最大相差20.4%,实验验证了该灵敏度计算方法的有效性和正确性。     

CsI(Tl)晶体中反冲Cs和I核Quenching?Factor的测量

许多实验对用CsI(Tl)闪烁晶体作为探测器来寻找和探测暗物质的可行性进行了研究.本工作利用8MeV单能中子轰击CsI(Tl)晶体探测器来研究Cs核和I核的QuenchingFactor.在数据处理中,运用脉冲形状甄别(PSD)方法来分辨反冲核信号和本底信号.实验结果表明,在7keV到132keV的能区中,Quench ingFactor随着反冲核能量的减少而增加.在探测暗物质的实验中,这一性质对于CsI(Tl)晶体探测器获得较低的能量阈值是很有利的.     

CsI:Na(CsI:Tl)荧光透过率和对X射线的转换因子

在建立模型的基础上,较为全面地分析了CsI:Na(CsI:Tl)X射线转换屏的荧光透过率及对X射线的转换因子,明确了转换因子与X光子能量、转换屏厚度、衬底反射率、荧光吸收系数之间的函数关系.计算表明,荧光透过率(及转换因子)与衬底反射率和1/(σL)值有较强的关系,为有较高的荧光透过率,实际制作的CsI:Na转换屏的1/(σL)值应在10以上,最好能达到30~40.在相同情况下,反射方式的转换因子高于透射方式.用增加厚度来提高转换因子时应考虑荧光透过率降低的负面影响.可选择适当的CsI:Na(CsI:Tl)厚度使转换因子最佳.     

ICP-AES法测定碘化铯晶体中的铊和钠

本文建立了电感耦合高频等离子体原子发射光谱法（ICP－AES）对碘化铯晶体中的铊和钠元素的直接同时测定方法，并对分析线的选择，溶液的酸度，基体效应，试样的溶解等条件进行了实验研究，用正交设计对仪器工作参数进行了最佳条件选择，采用本法测定碘化铯晶体中掺杂元素铊和钠的检出限分别为0．21ug/mL和0．095ug/mL，相对标准偏差分别为3．7％和2．4％，加标回收率介于87－102％，之间，该法简便，快速，准确，结果令人满意。